一种导航卫星境外故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种导航卫星境外故障诊断方法，该方法包括：信号域监测模块、信息域监测模块和导航卫星境外故障诊断模块；所述信号域监测模块，对卫星工作钟、信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到信号完好性标识；所述信息域监测模块，对轨道参数、钟差参数、他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到信息域监测信息；所述导航卫星境外故障诊断模块，对所述信号域监测信息和所述信息域监测信息进行处理，得到境外导航卫星故障诊断结果。本发明专利技术针对导航卫星在无地面站跟踪时的运行状态监测需求，基于少量星间链路快速回传信息，可实现境外卫星故障的快速诊断与识别。障的快速诊断与识别。障的快速诊断与识别。

【技术实现步骤摘要】
一种导航卫星境外故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种导航卫星境外故障诊断方法。

技术介绍

[0002]卫星导航系统是国家重要的时空信息基础设施，GPS、GLONASS、Galileo、BDS等四大卫星导航系统均已实现了全球卫星导航服务，但受地面监测跟踪站部署的局域性，无法实现在轨卫星的全弧段跟踪，以典型24/3/1Walk星座的MEO卫星为例，其绕地球转动一周约需要24小时，而中国境内地面站监测网有效跟踪时间约为8小时，则卫星每天约有2/3的时间处于地面监测跟踪站不可视的弧段。此外，境外的地面监测跟踪站将信息回传至主控站的时效性也较低，难以实现境外卫星故障的快速识别与诊断。能否快速识别境外导航卫星的运行状态，并对故障进行快速定位与处置，对于提升卫星导航系统服务的连续性和可靠性具有重要意义。
[0003]随着各大卫星导航系统现代化进程的不断推进，GPS、BDS等系统的导航卫星逐步搭载了星间链路载荷，使得星间测量与信息传输成为可能。同时，考虑到星间数传信息的传输容量有限，设计基于有限星间数传信息的快速故障诊断方法有着重要的实际应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，针对全球卫星导航服务受地面监测跟踪站部署的局域性，无法实现在轨卫星的全弧段跟踪，以及境外的地面监测跟踪站将信息回传至主控站的时效性也较低，难以实现境外卫星故障的快速识别与诊断的问题，提出一种导航卫星境外故障诊断方法，以解决导航卫星境外监测能力不足、境外故障无法识别等问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例第一方面公开了一种导航卫星境外故障诊断方法，所述方法包括：
[0006]S1，利用信号域监测模块，对卫星工作钟、信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到信号完好性标识；所述信号完好性标识为信号域监测信息；
[0007]S2，利用信息域监测模块，对轨道参数、钟差参数、他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到信息域监测信息；
[0008]S3，利用导航卫星境外故障诊断模块，对所述信号域监测信息和所述信息域监测信息进行处理，得到境外导航卫星故障诊断结果。
[0009]作为一种可选的实施方式，本专利技术实施例第一方面中，所述利用信号域监测模块，对卫星工作钟、信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到信号完好性标识，包括：
[0010]S11，所述信号域监测模块，对卫星工作钟进行检测，得到工作钟告警标识；
[0011]S12，所述信号域监测模块，对当前时刻与前一时刻的信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到当前时刻与前一时刻之间的信号时延差
值、信号功率差值、信号频率差值和信号相位差值；
[0012]S13，当所述工作钟告警标识为有告警状态，和/或所述信号时延差值、信号功率差值、信号频率差值和信号相位差值大于预设的信号时延差值阈值、信号功率差值阈值、信号频率差值阈值和信号相位差值阈值时，将所述信号完好性标识设置为不完好状态；
[0013]S14，利用星间链路，将所述信号完好性标识按照播发周期回传至地面运行控制中心。
[0014]作为一种可选的实施方式，本专利技术实施例第一方面中，所述利用信息域监测模块，对轨道参数、钟差参数、他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到信息域监测信息，包括：
[0015]S21，所述信息域监测模块，利用对双单向测距进行求和与作差，对轨道和钟差参数进行解耦，得到星间轨道建链残差和星间钟差建链残差；
[0016]S22，利用基于EKF滤波的自主导航模型，对他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到本星自主星历参数和本星自主钟差参数；
[0017]所述本星自主星历参数和本星自主钟差参数构成本星自主导航电文；
[0018]S23，所述星间轨道建链残差、星间钟差建链残差、本星自主导航电文构成所述信息域监测信息；
[0019]S24，利用星间链路，将所述信息域监测信息按照播发周期回传至地面运行控制中心。
[0020]作为一种可选的实施方式，本专利技术实施例第一方面中，所述利用对双单向测距进行求和与作差，对轨道和钟差参数进行解耦，得到星间轨道建链残差和星间钟差建链残差，包括：
[0021]S211，利用第一测距模型，计算卫星A在自身钟面时T1时刻收到卫星B发射的测距信号，得到T1时刻的测距值ρ
′
BA
(T1)；
[0022]S212，将所述测距值ρ
′
BA
(T1)归算至时刻T0，得到第一测距值ρ
BA
(T0)；
[0023]S213，利用第二测距模型，计算卫星B在其钟面时T2时刻接收到卫星A发射的测距信号，得到T2时刻的测距值ρ
′
AB
(T2)；
[0024]S214，将所述测距值ρ
′
AB
(T2)归算至时刻T0，得到第二测距值ρ
AB
(T0)；
[0025]S215，利用预报星历测距改正值计算模型，对所述测距值ρ
′
BA
(T1)进行处理，得到预报星历测距改正值Δρ
BA
；
[0026]S216，利用星钟参数测距改正值计算模型，对所述测距值ρ
′
AB
(T2)进行处理，得到星钟参数测距改正值Δρ
AB
；
[0027]S217，对所述第一测距值ρ
BA
(T0)和所述第二测距值ρ
AB
(T0)进行处理，得到星间轨道建链残差；
[0028]S218，对所述第一测距值ρ
BA
(T0)和所述第二测距值ρ
AB
(T0)进行处理，得到星间钟差建链残差。
[0029]作为一种可选的实施方式，本专利技术实施例第一方面中，所述利用导航卫星境外故障诊断模块，对所述信号域监测信息和所述信息域监测信息进行处理，得到境外导航卫星故障诊断结果，包括：
[0030]S31，利用所述本星自主导航电文中的本星自主星历参数，计算当前星历参考时刻
t
i
的用户测距误差和上一星历参考时刻t
i
‑1的用户测距误差并计算得到用户测距误差差值
[0031]S32，利用所述本星自主导航电文中的本星自主钟差参数，计算当前星历参考时刻t
i
的卫星钟差绝对误差和上一星历参考时刻t
i
‑1的卫星钟差绝对误差并计算得到卫星钟差绝对误差差值
[0032]S33，利用所述本星自主导航电文中的本星自主钟差参数，计算当前星历参考时刻t
i
的卫星钟差相对时间误差和上一星历参考时刻t
i
‑1的卫星钟差相对时间误差并计算得到卫星钟差相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航卫星境外故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：S1，利用信号域监测模块，对卫星工作钟、信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到信号完好性标识；所述信号完好性标识为信号域监测信息；S2，利用信息域监测模块，对轨道参数、钟差参数、他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到信息域监测信息；S3，利用导航卫星境外故障诊断模块，对所述信号域监测信息和所述信息域监测信息进行处理，得到境外导航卫星故障诊断结果。2.根据权利要求1所述的导航卫星境外故障诊断方法，其特征在于，所述利用信号域监测模块，对卫星工作钟、信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到信号完好性标识，包括：S11，所述信号域监测模块，对卫星工作钟进行检测，得到工作钟告警标识；S12，所述信号域监测模块，对当前时刻与前一时刻的信号时延跳变、信号功率跳变、信号频率跳变、信号相位跳变进行监测，得到当前时刻与前一时刻之间的信号时延差值、信号功率差值、信号频率差值和信号相位差值；S13，当所述工作钟告警标识为有告警状态，和/或所述信号时延差值、信号功率差值、信号频率差值和信号相位差值大于预设的信号时延差值阈值、信号功率差值阈值、信号频率差值阈值和信号相位差值阈值时，将所述信号完好性标识设置为不完好状态；S14，利用星间链路，将所述信号完好性标识按照播发周期回传至地面运行控制中心。3.根据权利要求1所述的导航卫星境外故障诊断方法，其特征在于，所述利用信息域监测模块，对轨道参数、钟差参数、他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到信息域监测信息，包括：S21，所述信息域监测模块，利用对双单向测距进行求和与作差，对轨道和钟差参数进行解耦，得到星间轨道建链残差和星间钟差建链残差；S22，利用基于EKF滤波的自主导航模型，对他星自主导航电文和星地星间测量信息进行处理，得到本星自主星历参数和本星自主钟差参数；所述本星自主星历参数和本星自主钟差参数构成本星自主导航电文；S23，所述星间轨道建链残差、星间钟差建链残差、本星自主导航电文构成所述信息域监测信息；S24，利用星间链路，将所述信息域监测信息按照播发周期回传至地面运行控制中心。4.根据权利要求3所述的导航卫星境外故障诊断方法，其特征在于，所述利用对双单向测距进行求和与作差，对轨道和钟差参数进行解耦，得到星间轨道建链残差和星间钟差建链残差，包括：S211，利用第一测距模型，计算卫星A在自身钟面时T1时刻收到卫星B发射的测距信号，得到T1时刻的测距值ρ
′
BA
(T1)；S212，将所述测距值ρ
′
BA
(T1)归算至时刻T0，得到第一测距值ρ
BA
(T0)；S213，利用第二测距模型，计算卫星B在其钟面时T2时刻接收到卫星A发射的测距信号，得到T2时刻的测距值ρ
′
AB
(T2)；S214，将所述测距值ρ
′
AB
(T2)归算至时刻T0，得到第二测距值ρ
AB
(T0)；
S215，利用预报星历测距改正值计算模型，对所述测距值ρ
′
BA
(T
′1)进行处理，得到预报星历测距改正值Δρ
BA
；S216，利用星钟参数测距改正值计算模型，对所述测距值ρ
′
AB
(T
′2)进行处理，得到星钟参数测距改正值Δρ
AB
；S217，对所述第一测距值ρ
BA
(T0)和所述第二测距值ρ
AB
(T0)进行处理，得到星间轨道建链残差；S218，对所述第一测距值ρ
BA
(T0)和所述第二测距值ρ
AB
...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛洁，刘利，张天桥，刘帅，田翌君，郭靖蕾，王冬霞，黄双临，吴杉，邵佳妮，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二零二一部队，
类型：发明
国别省市：